JP2014056991A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法の形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a semiconductor device manufacturing method.
従来、半導体装置における素子の集積密度を向上するために、微細化技術が用いられている。そして、半導体素子の微細化に伴って、素子同士を接続する配線の微細化も行なわれている。 Conventionally, miniaturization techniques have been used to improve the integration density of elements in a semiconductor device. With the miniaturization of semiconductor elements, the wiring that connects the elements is also miniaturized.
また、半導体装置に対しては、集積密度の向上と共に、低消費電力化及び高速化を実現するために、配線間の低誘電率化が求められている。 In addition, semiconductor devices are required to have a low dielectric constant between wirings in order to improve integration density and reduce power consumption and speed.
このような要求に応える配線を形成する手法として、低誘電率材料により形成された溝に導電体を埋め込み、余分な導電体を化学機械研磨して埋め込み配線を形成するダマシン法が利用されている。特に、ビアホールと埋め込み配線溝とを一緒に形成するデュアルダマシン法が、製造工程を簡素化する観点から注目されている。 As a method for forming a wiring that meets such requirements, a damascene method is used in which a conductor is embedded in a groove formed of a low dielectric constant material, and an extra conductor is chemically mechanically polished to form a buried wiring. . In particular, a dual damascene method in which a via hole and a buried wiring trench are formed together has attracted attention from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
デュアルダマシン法では、絶縁体層にビアホールを形成した後、絶縁体層がエッチングされて配線溝が形成される。そして、配線溝に露出するビアホールの入り口の部分は、エッチングにより削られてテーパが形成される。 In the dual damascene method, a via hole is formed in an insulator layer, and then the insulator layer is etched to form a wiring groove. Then, the entrance portion of the via hole exposed in the wiring trench is shaved by etching to form a taper.
このビアホールのテーパ形状は、ビアホール内へ導電体を埋め込む際の埋め込み易さ、又は、ビアホール内に埋め込まれた導電体のストレスマイグレーション特性に影響を与える。 The tapered shape of the via hole affects the ease of embedding a conductor in the via hole or the stress migration characteristics of the conductor embedded in the via hole.
そこで、配線溝をエッチングにより形成する際には、ビアホールの入り口の部分のテーパを所望の形状に形成できるように制御できることが好ましい。 Therefore, when forming the wiring trench by etching, it is preferable that the taper at the entrance portion of the via hole can be controlled so as to be formed in a desired shape.
本明細書では、ビアホールの入り口のテーパ形状を制御できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present specification is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of controlling the tapered shape of the via hole entrance.
本明細書に開示する半導体装置の製造方法の一形態によれば、半導体基板上に形成された導電層上に絶縁体層を形成する工程と、上記絶縁体層を貫通するビアホールを形成する工程と、上記ビアホールの内部に第1レジスト層を形成する工程と、上記絶縁体層及び上記第1レジスト層上に、マスク層を形成する工程と、上記マスク層上に、第2レジスト層を形成する工程と、上記第2レジスト層に配線溝を形成するための開口部をパターニングする工程であって、上記ビアホールの真上の位置に近接する補正パターンを形成するように、第2レジスト層をパターニングする工程と、上記第2レジスト層をマスクとして、上記マスク層をエッチングする工程と、上記第2レジスト層を除去する工程と、上記マスク層をマスクとして、上記絶縁体層を深さ方向に途中までエッチングして、上記配線溝を形成する工程と、上記ビアホール内部の上記第1レジスト層を除去する工程と、上記ビアホール及び上記配線溝内に導電体を埋め込んで、上記導電層と接続する埋め込み配線を形成する工程と、を備える。 According to one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, a step of forming an insulator layer on a conductive layer formed on a semiconductor substrate, and a step of forming a via hole penetrating the insulator layer Forming a first resist layer inside the via hole, forming a mask layer on the insulator layer and the first resist layer, and forming a second resist layer on the mask layer And a step of patterning an opening for forming a wiring groove in the second resist layer, wherein the second resist layer is formed so as to form a correction pattern close to a position directly above the via hole. A step of patterning, a step of etching the mask layer using the second resist layer as a mask, a step of removing the second resist layer, and the insulator using the mask layer as a mask Are etched halfway in the depth direction to form the wiring trench, to remove the first resist layer inside the via hole, and to embed a conductor in the via hole and the wiring trench, Forming a buried wiring connected to the conductive layer.
上述した本明細書に開示する半導体装置の製造方法の一形態によれば、ビアホールの入り口のテーパ形状を制御できる。 According to one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, the tapered shape of the via hole entrance can be controlled.
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.
本明細書に開示する半導体装置の製造方法は、デュアルダマシン法を用いて、ビアホールと配線溝とを一緒に形成する。 In the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, a via hole and a wiring trench are formed together by using a dual damascene method.
デュアルダマシン法では、絶縁体層にビアホールを形成した後、絶縁体層がエッチングされて配線溝が形成される。そして、配線溝に露出するビアホールの入り口の部分は、エッチングにより削られてテーパが形成される。 In the dual damascene method, a via hole is formed in an insulator layer, and then the insulator layer is etched to form a wiring groove. Then, the entrance portion of the via hole exposed in the wiring trench is shaved by etching to form a taper.
従って、ビアホールの入り口のテーパ形状は、配線溝のエッチング条件によって影響を受ける。 Therefore, the tapered shape of the via hole entrance is affected by the etching conditions of the wiring trench.
一方、配線溝には、例えば、信号を伝達する細い配線を形成する配線溝と、電力を供給するための幅の太い配線を形成する配線溝等とがある。ここで、配線の幅は、配線が延びる長手方向に対して直交する方向の寸法を意味する。 On the other hand, the wiring groove includes, for example, a wiring groove that forms a thin wiring for transmitting a signal and a wiring groove that forms a wiring having a large width for supplying power. Here, the width of the wiring means a dimension in a direction orthogonal to the longitudinal direction in which the wiring extends.
配線溝が、例えばドライエッチングされる場合、幅の太い配線溝内では、開口部が広いので、エッチングされる表面に供給されるエッチングガスの量が多いため、エッチング速度は速くなる。一方、幅の細い配線溝内では、開口部が狭いので、エッチングされる表面に供給されるエッチングガスの量が相対的に少ないので、エッチング速度は遅くなる。 When the wiring groove is dry-etched, for example, the opening is wide in the wide wiring groove, and the amount of etching gas supplied to the surface to be etched is large, so that the etching rate is increased. On the other hand, since the opening is narrow in the narrow wiring groove, the amount of etching gas supplied to the surface to be etched is relatively small, so that the etching rate is slow.
一般に、幅の細い配線溝と幅の太い配線溝とを同時にエッチングする場合のエッチング条件は、幅の細い配線溝を精度良く形成できるように選択され得る。 In general, the etching conditions for simultaneously etching a narrow wiring groove and a thick wiring groove can be selected so that a narrow wiring groove can be formed with high accuracy.
そして、エッチング条件が、幅の細い配線溝を精度良く形成できるように選択された場合、幅の太い配線溝に露出するビアホールの入り口の部分は、エッチングされる量が多くなるので、テーパが大きく形成されることになる。 When the etching conditions are selected so that narrow wiring grooves can be formed with high precision, the portion of the via hole entrance exposed in the thick wiring grooves is etched, so the taper is large. Will be formed.
そこで、エッチング条件が、幅の細い配線溝を精度良く形成できるように選択された場合でも、幅の太い配線溝に露出するビアホールの入り口のテーパが大きく形成されることを防止できることが求められる。 Therefore, even when the etching condition is selected so that a narrow wiring groove can be formed with high accuracy, it is required to prevent the taper at the entrance of the via hole exposed in the thick wiring groove from being formed.
本明細書に開示する半導体装置の製造方法は、このような問題を解決する方法を提供する。 The method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification provides a method for solving such a problem.
以下、本明細書で開示する半導体装置の製造方法の好ましい実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Hereinafter, a preferred embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の一実施形態を用いて形成された半導体装置の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device formed using an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification.
半導体装置10は、半導体の基板11と、基板11上に形成された素子層12a、12bとを有する。基板11としては、例えば、シリコンウエハを用いることができる。素子層12a、12bは、例えば、トランジスタ、ダイオード等の素子を有する。
The
素子層12a、12b上には、基板11の上を覆うように第1絶縁体層13が配置される。
A
第1絶縁体層13上には、メタル拡散防止層15を介して、第2絶縁体層16及び第3絶縁体層17が配置される。第2絶縁体層16は、例えば、誘電率が低いLow−k材料により形成される。
On the
素子層12a上には、プラグ14が配置される。プラグ14は、第1絶縁体層13内に配置される。プラグ14上には、導電層である第1配線層18が配置される。プラグ14は、第1配線層18と素子層12aとを電気的に接続する。第1配線層18は、第2絶縁体層16及び第3絶縁体層17内に配置される。
A
第3絶縁体層17上には、メタル拡散防止層19を介して、第4絶縁体層20及び第5絶縁体層21が配置される。第4絶縁体層20は、例えば、誘電率が低いLow−k材料により形成される。
A
第1配線層18上には、ビアコンタクト25を介して、第2配線層26が配置される。ビアコンタクト25及び第2配線層26は、第4絶縁体層20内に形成されたビアホール22内及び第4絶縁体層20及び第5絶縁体層21に形成された配線溝23内に、導電体24が埋め込まれて形成される。ビアホール22の断面は、円形を有する。
A
第2配線層26は、ビアコンタクト25を介して、第1配線層18と電気的に接続する。
The
ビアホール22は、配線溝23との結合部にテーパ部22aを有する。テーパ部22aの形状は、ビアコンタクト25を形成する際に、導電体24をビアホール22内に導入する際の導入の容易性に影響を与える。また、テーパ部22aの形状は、ビアコンタクト25のストレスマイグレーション特性に影響を与える。
The via
従って、テーパ部22aの形状は、上述した観点から、所望の形状を有するように形成されることが好ましい。
Accordingly, the tapered
また、上述したように、配線溝を形成する際のエッチング条件が、幅の細い配線溝を精度良く形成できるように選択された場合、幅の太い配線溝に露出するビアホールの入り口の部分は、エッチングされる量が多くなるので、テーパが大きく形成されることになる。 In addition, as described above, when the etching conditions for forming the wiring groove are selected so that the narrow wiring groove can be formed with high accuracy, the portion of the entrance of the via hole exposed in the thick wiring groove is Since the amount to be etched increases, the taper is formed large.
図1に示す第2配線層26は、幅の太い配線の例である。本明細書では、幅の太い配線は、配線の幅がビアホールの直径の2倍以上である配線を意味し、幅の細い配線は、配線の幅がビアホールの直径の2倍未満の配線を意味する。
The
半導体装置10は、第4絶縁体層20及び第5絶縁体層21に形成された図示しない幅の細い配線層を有している。この図示しない幅の細い配線層は、第2配線層26と共に、デュアルダマシン法を用いて形成される。幅の太い配線である第2配線層26を形成する際には、配線溝23は、幅の細い配線溝を精度良く形成できるように選択されたエッチング条件を用いて形成される。
The
本明細書に開示する半導体装置の製造方法では、幅の太い配線溝に露出するビアホールの入り口の部分のエッチング条件を、幅の細い配線溝に近い状態になるように工夫して、テーパ部がエッチングされる量を低減する。詳しくは後述するが、図1において、ビアホール22の入り口の近傍に位置する凸部20aは、ビアホール22の入り口の部分のエッチング条件を幅の細い配線溝の時と近い状態にするように工夫した結果、生じたものである。
In the manufacturing method of the semiconductor device disclosed in this specification, the etching condition of the entrance portion of the via hole exposed in the wide wiring groove is devised so as to be close to the thin wiring groove, and the taper portion is formed. Reduce the amount etched. As will be described in detail later, in FIG. 1, the
次に、図1に示す配線を有する半導体装置に関して、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の一実施形態を、図面を参照して以下に説明する。 Next, with respect to the semiconductor device having the wiring shown in FIG. 1, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification will be described below with reference to the drawings.
まず、図2に示すように、基板11上に素子層12a、12b及びプラグ14及び第1配線層18を備えた構造が形成される。第1絶縁体層13は、例えば、SiO2により形成される。メタル拡散防止層15は、例えば、厚さを30nmとして、SiCにより形成される。第2絶縁体層16は、例えば、厚さを200nmとして、SiOCにより形成される。第3絶縁体層17は、例えば、厚さを100nmとして、SiO2により形成される。プラグ14は、例えば、タングステンにより形成される。第1配線層18は、例えば、銅により形成される。
First, as shown in FIG. 2, a structure including element layers 12 a and 12 b, a
次に、図3に示すように、第1配線層18及び第3絶縁体層17上に、メタル拡散防止層19と、第4絶縁体層20と、第5絶縁体層21と、BARC(Bottom Anti Reflective Coating)層30とが、順番に形成される。
Next, as shown in FIG. 3, on the
各層は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。 Each layer is formed using, for example, a plasma CVD method.
メタル拡散防止層19は、例えば、厚さを50nmとして、SiCにより形成される。第4絶縁体層20は、例えば、厚さを400nmとして、SiOCにより形成される。第5絶縁体層21は、例えば、厚さを100nmとして、SiO2により形成される。BARC層30は、例えば、厚さを50nmとして、SiNにより形成される。
The metal
次に、図4に示すように、BARC層30上に、第1レジスト層31が形成される。そして、第1レジスト層31は、フォトリソグラフィー法を用いて、ビアホールを形成するようにパターニングされる。
Next, as shown in FIG. 4, a first resist
次に、図5に示すように、パターニングされた第1レジスト層31を用いて、第4絶縁体層20及び第5絶縁体層21及びBARC層30をエッチングして、第4絶縁体層20及び第5絶縁体層21及びBARC層30を貫通するビアホール22が形成される。このエッチング条件としては、メタル拡散防止層19よりも第4絶縁体層20をエッチングするエッチング速度が高い選択性を有する条件を用いることが好ましい。ビアホール22の底には、メタル拡散防止層19が露出する。そして、第1レジスト層31が除去される。
Next, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、第2レジスト層32が、ビアホール22内に埋め込まれると共にBARC層30上に形成される。第2レジスト層32は、例えば、スピンコート法を用いて、樹脂により形成される。BARC層30上の第2レジスト層32の厚さは、例えば100nmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 6, a second resist
そして、第2レジスト層32上に、マスク層33が形成される。マスク層33は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。マスク層33は、例えば、厚さを100nmとして、SiO2により形成される。
Then, a
そして、マスク層33上に、第3レジスト層34が形成される。
Then, the third resist
次に、図7に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて、ビアホール22の位置に合わせて第3レジスト層34がパターニングされて、配線溝を形成するための開口部35が第3レジスト層34に形成される。パターニングされた第3レジスト層34は、第2配線層26の配線パターン34bを有する。
Next, as shown in FIG. 7, the third resist
ここで、図8に示すように、第3レジスト層34は、ビアホール22の真上の位置に近接する補正パターン34aが形成されるように、パターニングされる。補正パターン34aは、ビアホール22に対応するマスク層33の位置Pに近接して、第3レジスト層34に形成される。図7は、図8のX−X線断面図である。
Here, as shown in FIG. 8, the third resist
将来、第4絶縁体層20がエッチングされて配線溝23が形成される際に、補正パターン34aの下に位置していた第4絶縁体層20の部分が凸部として残るので、この凸部によりビアホール22が位置する部分に対してエッチングガスの拡散が抑制される。その結果、ビアホール22の入り口の部分のエッチング条件を、幅の細い配線溝の時と近い状態にすることができる。
In the future, when the
補正パターン34aの幅Wは、ビアホール22の直径の0.5〜1.2倍、特に0.7〜0.9倍、更には約0.8倍であることが好ましい。ここで、補正パターン34aの幅は、補正パターン34aにおけるビアホール22の動径方向Rの寸法を意味する。
The width W of the
補正パターン34aの幅がビアホール22の直径の0.5倍よりも小さいと、補正パターン34aの下に位置している第4絶縁体層20の部分が凸部として残る量が小さくなり、ビアホール22が位置する部分に対してエッチングガスの拡散を十分に抑制できなくなる。
If the width of the
一方、補正パターン34aの幅がビアホール22の直径の1.2倍よりも大きいと、補正パターン34aの下に位置している第4絶縁体層20の部分が凸部として残る量が大きくなり、第2配線層26が断線するおそれがある。
On the other hand, when the width of the
補正パターン34aと、ビアホール22の真上に対応するマスク層33の位置Pとの距離Lは、ビアホール22の直径の半分以下であることが好ましい。補正パターン34aと位置Pとの距離Lが、ビアホール22の直径の半分よりも大きいと、ビアホール22が位置する部分に対してエッチングガスの拡散を十分に抑制できなくなるおそれがある。補正パターン34aは、位置Pに隣接して形成されても良い。
The distance L between the
配線パターン34bは、太い配線溝を形成するためのパターンなので、細い配線溝を形成する場合よりも大きな寸法を有する。そこで、配線溝23の大きさが、即ち配線パターン34bの大きさが、所定の寸法以上の場合に、補正パターン34aが形成される。また、補正パターン34aの寸法又は形状は、配線パターン34bの寸法に応じて設定され得る。一方、細い配線溝を形成する配線パターンの場合には、補正パターンは形成されない。
Since the
次に、図9に示すように、パターニングされた第3レジスト層34をマスクとして、マスク層33がエッチングされて、第2レジスト層32が露出する。そして、第3レジスト層34が除去される。補正パターン34aの下に位置していたマスク層33の部分は、凸部33aとして第2レジスト層32上に残る。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、図10に示すように、エッチングされたマスク層33をマスクとして、第2レジスト層32がエッチングされて、開口部35にBARC層30が露出する。エッチングガスとしては、例えば、O2ガスを用いることができる。第2レジスト層32は、ビアホール22内に第2レジスト層32の一部が残るようにエッチングされることが好ましい。ビアホール22内に残る第2レジスト層32の厚さは、例えば、200nmとすることができる。また、開口部35には、凸部33aの下に位置していた第2レジスト層32の部分32aが、BARC層30上に残る。
Next, as shown in FIG. 10, the second resist
次に、図11及び図12に示すように、エッチングされたマスク層33をマスクとして、BARC層30及び第5絶縁体層21をエッチングすると共に、第4絶縁体層20を深さ方向に途中までエッチングされる。第4絶縁体層20がエッチングされる深さは、第2配線層26の厚さに応じて決定される。第4絶縁体層20がエッチングされる深さとしては、例えば、200nmとすることができる。
Next, as shown in FIGS. 11 and 12, using the etched
図12は、第4絶縁体層20が所定の深さまでエッチングされた状態を示している。図11は、第4絶縁体層20が所定の深さまでエッチングされる途中の状態を示している。
FIG. 12 shows a state in which the
図11に示すように、補正パターン34aの下に位置していたマスク層33の部分である凸部33a及び凸部33aの下に位置していた第2レジスト層32の部分32aは、このエッチングにより除去される。しかし、凸部33a及び凸部33aの下に位置していた第2レジスト層32の部分32aは、その下に位置している第4絶縁体層20の部分のエッチングを遅らせる。従って、補正パターン34aの下に位置していた第4絶縁体層20の部分は、補正パターン34aの下に位置していない第4絶縁体層20の部分よりも浅くエッチングされるので、開口部35内に突出する凸部20aが形成される。
As shown in FIG. 11, the
開口部35において、ビアホール22の入り口の部分は、凸部20aと開口部35の一方の壁面とに囲まれており、幅の細い配線溝に露出しているのと同様の状態となっている。凸部20aは、ビアホール22の入り口の部分に対してエッチングガスの拡散を抑制する。その結果、ビアホール22の入り口の部分のエッチング速度を、凸部20aがない時と比べて低減できる。従って、補正パターン34aの寸法又は形状を調整することにより、エッチング条件を変更せずに、ビアホール22の入り口のテーパ部22aの形状を制御することができる。
In the
図12に示すように、開口部35のエッチングが進むのと共に、凸部20aもエッチングされて、凸部20aの高さが低くなる。そのため、配線溝23内に導電体を埋め込んだ時には、凸部20aが配線層の導電性を妨害することはない。また、マスク層33は、このエッチングにより除去される。
As shown in FIG. 12, as the etching of the
次に、図13に示すように、エッチングにより、BARC層30上の第2レジスト層32と、ビアホール22内部の第2レジスト層32とが除去される。このエッチングには、O2及びCF4ガスを用いたプラズマエッチングを用いることができる。なお、マスク層33が第2レジスト層32上に残っている時には、このエッチングにより、マスク層33が除去される。
Next, as shown in FIG. 13, the second resist
続けて、第5絶縁体層21上のBARC層30と、ビアホール22に露出しているメタル拡散防止層19の部分とが、エッチングにより除去されて、配線溝23が形成される。
Subsequently, the
そして、ビアホール22及び配線溝23内に、図示しないシード層が形成される。シード層は、例えば、厚さが25nmのTaと厚さが100nmとを用いて形成される。また、シード層を形成する前に、ビアホール22及び配線溝23内を、H2プラズマ、H2アニールを用いて前処理しても良い。
A seed layer (not shown) is formed in the via
次に、ビアホール22及び配線溝23内に、導電体24が埋め込まれる。導電体24を埋め込むには、例えば、電界メッキ法を用いることができる。導電体24としては、例えば銅、アルミニウム、銀等を用いることができる。そして、化学機械研磨法を用いて、第5絶縁体層21が露出するまで余分な導電体24を研磨して、第1配線層18と接続する埋め込み配線である第2配線層26が形成される。このようにして、図1に示すように、第2配線層26を有する半導体装置10が形成される。
Next, a
上述した本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、補正パターン34aの寸法又は形状を調整することにより、エッチング条件を変更せずに、ビアホール22の入り口のテーパ部22aの形状を制御することができる。
According to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment described above, the shape or shape of the tapered
次に、上述した本実施形態の半導体装置の製造方法の変型例を、図面を参照して、以下に説明する。 Next, a modified example of the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment described above will be described below with reference to the drawings.
図14は、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の変型例1を示す図である。 FIG. 14 is a diagram illustrating a first modification of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification.
図14に示すように、変型例1の図8に示す工程では、補正パターン34aが、ビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置Pを連続して囲むように形成される。
As shown in FIG. 14, in the process shown in FIG. 8 of the first modification, the
そして、変型例1の図11及び図12に示す工程では、補正パターン34aにより形成される凸部20aがビアホール22の入り口を囲むように形成されるので、ビアホール22の入り口の部分に対してエッチングガスの拡散を更に抑制することができる。
In the process shown in FIGS. 11 and 12 of the modified example 1, since the
図15は、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の変型例2を示す図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating a second modification example of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification.
図15に示すように、変型例2の図8に示す工程では、4つの補正パターン34aが、ビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置Pの四方を囲むように形成される。
As shown in FIG. 15, in the process shown in FIG. 8 of the modified example 2, four
変形例2も、上述した変形例1と同様の効果を奏する。 Modification 2 also has the same effect as Modification 1 described above.
図16は、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の変型例3を示す図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating a third modification of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification.
変型例3の図5に示す工程では、3つのビアホール22が形成される。
In the process shown in FIG. 5 of the modified example 3, three via
そして、図16に示すように、変型例3の図8に示す工程では、補正パターン34aが、3つのビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置Pを、連続して囲むように形成される。
Then, as shown in FIG. 16, in the process shown in FIG. 8 of the modified example 3, the
そして、変型例3の図11及び図12に示す工程では、補正パターン34aにより形成される凸部20aが3つのビアホール22の入り口を囲むように形成される。従って、3つのビアホール22の入り口の部分は、幅の細い配線溝に露出しているのと近い状態となるので、ビアホール22の入り口の部分に対してエッチングガスの拡散を抑制することができる。
11 and 12 of the modified example 3, the
このように、複数のビアホールが配置される場合には、補正パターン34aが、複数のビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置Pを囲むように形成されても良い。
Thus, when a plurality of via holes are arranged, the
図17は、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の変型例4を示す図である。 FIG. 17 is a diagram illustrating a fourth modification of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification.
変型例4の図5に示す工程では、複数のビアホール22が形成される。
In the process shown in FIG. 5 of Modification Example 4, a plurality of via
そして、図17に示すように、変型例4の図8に示す工程では、補正パターン34aが、複数のビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置Pそれぞれに近接して形成される。また、変型例4の図8に示す工程では、図17に示すように、複数の補正パターン34aが、ビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置以外にも、周期的に形成される。
Then, as shown in FIG. 17, in the process shown in FIG. 8 of Modification Example 4, the
変型例4の図11及び図12に示す工程では、補正パターン34aにより形成される凸部20aがビアホール22の入り口に近接して形成されるので、ビアホール22の入り口の部分に対してエッチングガスの拡散をより抑制することができる。
In the process shown in FIGS. 11 and 12 of the modified example 4, since the
また、変型例4の図11及び図12に示す工程では、周期的に配置された補正パターン34aにより形成される凸部20aと凸部20aとによって挟まれた領域のエッチングは、幅の細い配線溝内のエッチング状態に近づく。従って、配線溝内の全体が、幅の細い配線溝内のエッチング条件でエッチングされることになる。
Further, in the process shown in FIGS. 11 and 12 of the modified example 4, the etching of the region sandwiched between the
このように、補正パターン34aを、ビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置以外に形成することにより、配線溝内のエッチング条件を局所的又は全体的に制御することができる。
In this way, by forming the
図18(A)は、本明細書に開示する半導体装置の製造方法の変型例5を用いて形成された半導体装置を示す図であり、図18(B)は、配線の形成に用いられる補正パターンを示す図である。 FIG. 18A is a diagram illustrating a semiconductor device formed by using Modification Example 5 of the semiconductor device manufacturing method disclosed in this specification, and FIG. 18B is a diagram illustrating a correction used for forming a wiring. It is a figure which shows a pattern.
図18(A)に示す半導体装置50は、3つの第1配線層18a、18b、18cを有する。3つの第1配線層18a、18b、18cは、第2絶縁体層16及び第3絶縁体層17内に間隔を空けて配置される。
A
第1配線層18aは、上述した実施形態と同様に、ビアコンタクト25を介して、第2配線層26と電気的に接続する。
The
第1配線層18cは、ビアコンタクト28を介して、第2配線層26と電気的に接続する。また、第1配線層18cは、プラグ14bを介して、素子層12bと電気的に接続する。
The
ここで、ビアホール22のテーパ部22aが、図18(A)の実線Tで示すように大きく形成された場合、ビアコンタクト25と第1配線層18bとの距離が近づくので、短絡が生じるおそれがある。ここで、第1配線層18aと第1配線層18bとは、異なる電位で用いられるとする。
Here, when the tapered
そこで、図18(B)に示すように、変型例5の図5に示す工程では、ビアホール22の真上の位置に対応するマスク層33の位置Pに近接して、位置Pに対して第1配線層18b側の部分に補正パターン34aが形成される。
Therefore, as shown in FIG. 18B, in the step shown in FIG. 5 of the modified example 5, the position P is close to the position P of the
変形例5の図11及び図12に示す工程では、補正パターン34aにより形成される凸部20aが、エッチングガスの拡散を抑制して、ビアホール22のテーパ部22aが大きく形成されることを防止する。
In the process shown in FIGS. 11 and 12 of the modified example 5, the
ここで、ビアコンタクト25と第1配線層18bとの短絡を防止するために、補正パターン34aを形成する必要性の有無の判断基準として、ビアホール22と第1配線層18bとの間の距離を用いることができる。
Here, in order to prevent a short circuit between the via
図18(B)に示すように、平面視して、ビアホール22と第1配線層18bとの距離をL1とする。この距離L1が所定の基準値よりも小さい場合には、補正パターン34aを形成すると判断する。
As shown in FIG. 18B, the distance between the via
一方、図18(B)に示すように、ビアホール27と第1配線層18bとの距離L2が、所定の基準値よりも大きい場合には、ビアホール27の真上の位置に対応するマスク層33の位置Qに近接して、位置Qに対して第1配線層18b側の部分に補正パターンを形成しなくて良いと判断する。
On the other hand, as shown in FIG. 18B, when the distance L2 between the via
本発明では、上述した実施形態の配線及び半導体装置の製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。 In the present invention, the wiring and the semiconductor device manufacturing method of the above-described embodiments can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In addition, the configuration requirements of one embodiment can be applied to other embodiments as appropriate.
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
10 半導体装置
11 基板
12a、12b 素子層
13 第1絶縁体層
14 プラグ
15 メタル拡散防止層
16 第2絶縁体層
17 第3絶縁体層
18 第1配線層
19 メタル拡散防止層
20 第4絶縁体層
20a 凸部
21 第5絶縁体層
21a 凸部
22 ビアホール(ビア)
22a テーパ部
23 配線溝
24 導電体
25 ビアコンタクト
26 第2配線層
30 BARC層
31 第1レジスト層
32 第2レジスト層(第1レジスト層)
33 マスク層
33a 凸部
34 第3レジスト層(第2レジスト層)
34a 補正パターン
34b 配線パターン
35 開口部
DESCRIPTION OF
33
Claims (9)
前記絶縁体層を貫通するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールの内部に第1レジスト層を形成する工程と、
前記絶縁体層及び前記第1レジスト層上に、マスク層を形成する工程と、
前記マスク層上に、第2レジスト層を形成する工程と、
前記第2レジスト層に配線溝を形成するための開口部をパターニングする工程であって、前記ビアホールの真上の位置に近接する補正パターンを形成するように、第2レジスト層をパターニングする工程と、
前記第2レジスト層をマスクとして、前記マスク層をエッチングする工程と、
前記第2レジスト層を除去する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記絶縁体層を深さ方向に途中までエッチングして、前記配線溝を形成する工程と、
前記ビアホール内部の前記第1レジスト層を除去する工程と、
前記ビアホール及び前記配線溝内に導電体を埋め込んで、前記導電層と接続する埋め込み配線を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulator layer on a conductive layer formed on a semiconductor substrate;
Forming a via hole penetrating the insulator layer;
Forming a first resist layer inside the via hole;
Forming a mask layer on the insulator layer and the first resist layer;
Forming a second resist layer on the mask layer;
Patterning an opening for forming a wiring groove in the second resist layer, patterning the second resist layer so as to form a correction pattern close to a position directly above the via hole; ,
Etching the mask layer using the second resist layer as a mask;
Removing the second resist layer;
Etching the insulator layer halfway in the depth direction using the mask layer as a mask to form the wiring groove;
Removing the first resist layer inside the via hole;
A step of burying a conductor in the via hole and the wiring groove to form a buried wiring connected to the conductive layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The step of patterning the second resist layer is characterized by patterning the second resist layer so as to form the correction pattern when the size of the opening of the second resist layer is a predetermined dimension or more. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記補正パターンの下に位置していた前記マスク層の部分を除去し、且つ、前記補正パターンの下に位置していた前記絶縁体層の部分を、前記補正パターンの下に位置していない前記絶縁体層の部分よりも浅くエッチングすることを特徴とする請求項1又は2に記載の配線の半導体装置の製造方法。 The step of forming the wiring groove includes
The portion of the mask layer located under the correction pattern is removed, and the portion of the insulator layer located under the correction pattern is not located under the correction pattern. 3. The method of manufacturing a semiconductor device for wiring according to claim 1, wherein etching is performed shallower than a portion of the insulator layer.
前記第2レジスト層をパターニングする工程は、前記補正パターンを、複数の前記ビアホールの真上の位置を囲むように形成する請求項1〜5の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the via hole forms a plurality of the via holes,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the patterning of the second resist layer, the correction pattern is formed so as to surround positions directly above the plurality of via holes.
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